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InPaaS：新一代云計算應(yīng)用平臺

來源：程序員人生發(fā)布時間：2014-10-16 19:04:02 閱讀次數(shù)：3668次

編者按：PaaS的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了兩個階段：第一個階段通過為開發(fā)者提供DevOps 等工具，來加速應(yīng)用交付，如GAE、Force.com等；第二代則實(shí)現(xiàn)全方位的應(yīng)用生命周期管理，關(guān)注開放性和云間相互操作性，其代表者包括Cloud Foundry、OpenShift。本文作者魯為民博士是 ANCHORA 的創(chuàng)始人和CEO，在美國有多年工作經(jīng)驗。魯為民認(rèn)為當(dāng)前PaaS的定義過于狹隘，他提出了一個新的概念 InPaaS （Infrastructure-and-Platform as a Service），這個新一代的云應(yīng)用平臺應(yīng)該整合目前包括 PaaS和IaaS 在內(nèi)的多種技術(shù)，同時支持云服務(wù)的不同部署方式。以下為原文：

在本周的在線培訓(xùn)中，用友軟件PaaS混合云負(fù)責(zé)人白小勇，也將帶來“PaaS平臺在企業(yè)IT中的應(yīng)用”課程，報名地址：http://huiyi.csdn.net/meeting/info/825/biz

PaaS平臺現(xiàn)狀

按照NIST的定義，IaaS主要提供包括計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等基本的計算資源的交付和管理能力，使用戶能夠在上面部署任何軟件。而PaaS則是被定義為一個建立在云基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用部署系統(tǒng)，這個系統(tǒng)為用戶提供API，工具和服務(wù)來部署和管理應(yīng)用和服務(wù)。而PaaS的用戶是開發(fā)測試者以及IT運(yùn)維和管理者。 PaaS經(jīng)歷了一個摸索期后，人們已對PaaS逐漸形成了一個較為清晰的共識，PaaS已超越了IaaS API和DevOps等工具，它通過應(yīng)用生命周期的管理來加速應(yīng)用的交付。從早期的PaaS技術(shù)的代表者 Google App Engine、Force.com、Heroku和SAE 等中可以看到 PaaS具有以下一些基本特征：

主要提供應(yīng)用的部署和托管
針對應(yīng)用開發(fā)者
在支持特定的IaaS基礎(chǔ)技術(shù)
支持單種開發(fā)語言和框架
支持特定的服務(wù)，比如自定義的數(shù)據(jù)存儲APIs

這些PaaS加速應(yīng)用的交付。首先，它們讓包括開發(fā)者在內(nèi)的用戶不需要擔(dān)心硬件和虛擬機(jī)器，操作系統(tǒng)，應(yīng)用服務(wù)器，以及對服務(wù)管理，使得他們更加快捷和容易地進(jìn)行應(yīng)用部署和迭代，以及應(yīng)用的橫向擴(kuò)展。但其明顯的短塊是用戶很容易被綁定。他們需要使用特定的編程語言來開發(fā)應(yīng)用程序，需要針對特定的服務(wù)插件和APIs來編程，或者需要部署應(yīng)用在特定的IaaS上。這些特點(diǎn)限制了用戶對于應(yīng)用程序開發(fā)，部署和運(yùn)維的自由度和敏捷性，以及應(yīng)用程序的可移植性。

正因為如此，新一代的云應(yīng)用平臺技術(shù)則實(shí)現(xiàn)全方位的應(yīng)用生命周期管理，關(guān)注開放性、應(yīng)用的可移植性和云間相互操作性，其代表者包括Cloud Foundry, OpenShift, Docker, Heroku, MoPaaS和BAE等PaaS技術(shù)或服務(wù)，除了在第一代PaaS技術(shù)對用戶在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用交付的加速所提供的功能外，具備以下大多數(shù)特征：

多語言和框架：支持多語言和框架以及語言框架的擴(kuò)展機(jī)制
多服務(wù)：開放的核心服務(wù)以及服務(wù)的擴(kuò)展機(jī)制
多云和多IaaS技術(shù)：支持多種IaaS技術(shù)和多云的部署，包括公有云和私有云

多方位的開放將計算資源的抽象提高到應(yīng)用服務(wù)層面，同時將應(yīng)用的運(yùn)維交由平臺來自動管理，也使得PaaS有效地提供應(yīng)用程序的可移植性。同時，通過提供方便的工具和不斷擴(kuò)展的服務(wù)讓開發(fā)者對于開發(fā)語音、框架、服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施有了更多的選擇自由度。通過計算資源的安全隔離，使得計算資源得以有效的安全的交付和管理。當(dāng)然，從像Cloud Foundry這樣PaaS技術(shù)到真正實(shí)現(xiàn)PaaS云應(yīng)用平臺服務(wù)還需要很多工作。圖1是一個基于Cloud Foundry的典型PaaS架構(gòu)。

基于 Cloud Foundry 的 PaaS架構(gòu)

云應(yīng)用平臺的市場需求

事實(shí)上，市場對云應(yīng)用平臺服務(wù)的剛性需求不斷的增長，但目前大家理解的IaaS和PaaS反映對計算平臺資源抽象的兩個極端：PaaS對計算資源的抽象主要從應(yīng)用和服務(wù)層面來進(jìn)行，而IaaS則更多是物理計算資源的抽象。用戶應(yīng)用需求的多元性需要多元的計算資源抽象。單獨(dú)IaaS或PaaS提供的服務(wù)不可能完全滿足市場的需求。下面兩個場景則反映了這樣的需求：

一個企業(yè)應(yīng)用軟件項目周期一般需要經(jīng)歷多個階段，比如開發(fā)、集成、測試和生產(chǎn)。項目團(tuán)隊需要建立不同的軟硬平臺支持相應(yīng)的項目階段，并且需要不同的訓(xùn)練有素的IT人員來對它們進(jìn)行管理。另外，從一個到下一個階段過渡一般需要數(shù)月，這也對于連續(xù)不斷的迭代開發(fā)、測試、集成和部署的需求難度增加。而像PaaS的云計算平臺服務(wù)的支持可以整合這些不同的平臺，同時也顯著地節(jié)省開支和時間，為不斷的迭代開發(fā)、測試、集成和部署提供方便。據(jù)估計，由于缺乏合適的云應(yīng)用平臺的支持，美國近幾年年企業(yè)每年的IT支出浪費(fèi)超過300億美元。
以移動和社交應(yīng)用為代表的互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)目前在經(jīng)歷爆炸式增長。這種新的經(jīng)濟(jì)具有短平快的特點(diǎn)，要求應(yīng)用從創(chuàng)新想法到投入市場的周期比以往任何時候都要大大地縮短。大量新的開發(fā)者因而也源源不斷地進(jìn)入應(yīng)用程序開發(fā)行業(yè)，而這些開發(fā)者中的很多不具備相應(yīng)IT專業(yè)知識和經(jīng)驗。如果沒有合適的云應(yīng)用平臺支持，應(yīng)用部署仍然緩慢和痛苦，應(yīng)用的擴(kuò)展非常困難，各種服務(wù)的管理需要占用很多時間，由此維持應(yīng)用可靠地運(yùn)行所需要的工作費(fèi)時費(fèi)錢，而且大都是與特定應(yīng)用無關(guān)的重復(fù)性IT事物，如應(yīng)用程序的開發(fā)管理，編譯，集成，部署，運(yùn)維，縮放和監(jiān)控。開發(fā)者希望更多地專注于應(yīng)用的創(chuàng)新和開發(fā)，而不被繁瑣的IT事物束縛住，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用創(chuàng)新的自由和民主。

企業(yè)IT的需求和新經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要應(yīng)用生命周期管理變得更快捷和容易。云平臺給人們帶來的希望包括解決上面這些問題，提供高效的應(yīng)用開發(fā)部署，監(jiān)控管理，將抽象層面從虛擬機(jī)和操作系統(tǒng)提升到應(yīng)用和服務(wù)，以及平臺本身的高可用，高容錯，可監(jiān)控，擴(kuò)展性，容易部署和更新，從而實(shí)現(xiàn)簡單和敏捷的應(yīng)用生命周期管理。

特別是企業(yè)云應(yīng)用平臺市場正處于一個快速成長階段。企業(yè)目前正積極的尋求合適的云戰(zhàn)略，問題已從"為何“變?yōu)榱恕霸鯓印薄?0%的企業(yè)和機(jī)構(gòu)考慮采用云計算技術(shù)，近80%的企業(yè)希望采用多云的應(yīng)用部署。IaaS首先在企業(yè)生產(chǎn)獲得牽引力, 通過提供虛擬計算、存儲、數(shù)據(jù)庫和其他基礎(chǔ)設(shè)施硬件服務(wù)為企業(yè)提供IT資源的整合和管理。但人們發(fā)現(xiàn)，IaaS 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)IT的需求，特別在IaaS上進(jìn)行應(yīng)用的開發(fā)、集成、部署和運(yùn)維還是相當(dāng)?shù)馁M(fèi)時費(fèi)錢。由于PaaS通過像Google App Engine 和 Heroku等服務(wù)已被充分驗證，作為“最后一英里”的云技術(shù)，是企業(yè)云計算戰(zhàn)略的一個關(guān)鍵組成部分。但是不論是IaaS還是PaaS單獨(dú)都不可能完全滿足用戶的需求，目前用戶以開始考慮和實(shí)施IaaS和PaaS的相互滲透和融合。實(shí)際上，他們并不關(guān)心這些服務(wù)是姓“I"（基礎(chǔ)設(shè)施）還是”P"（平臺）。他們希望新的云計算平臺能整合企業(yè)的各種需求，提供多元的計算資源抽象，讓新的應(yīng)用和服務(wù)的開發(fā)和部署變動非常迅捷，能讓應(yīng)用保持持久運(yùn)行。

需要新一代云應(yīng)用平臺？

云計算市場希望新一代的云平臺能呈現(xiàn)這些景愿，將復(fù)雜的云基礎(chǔ)設(shè)施和各種應(yīng)用資源變成可配置可管理的實(shí)體；提供靈活多樣的不同抽象程度的計算資源實(shí)體以滿足不同業(yè)務(wù)的需求；讓創(chuàng)新更容易和更快捷的同時，還能夠能提供企業(yè)所需要的對平臺本身的控制和能見度。這個新一代的云應(yīng)用平臺應(yīng)該整合目前包括 PaaS和IaaS 在內(nèi)的多種技術(shù)，同時支持云服務(wù)的不同部署方式，包括公有云，私有云，社區(qū)云，和混合云，我們暫且稱為 InPaaS (Infrastructure-and-Platform as a Service)。具體來說，InPaaS云平臺技術(shù)具有高可用、高安全、易交互、易組合、易監(jiān)管、易審計和易維護(hù)等特點(diǎn)，特別包括以下的一些功能：

計算單元管理：根據(jù)用戶和角色使用平臺的不同需求滿足其對計算平臺資源需求的不同抽象，提供包括虛擬機(jī)、虛擬機(jī)+OS、容器+應(yīng)用服務(wù)器和容器+應(yīng)用服務(wù)器+框架+應(yīng)用代碼包等不同的計算資源組合單元。對計算單元進(jìn)行統(tǒng)一交付和管理。
資源組合和調(diào)配：計算單元、服務(wù)組件和數(shù)據(jù)等資源是可配置，可組合，易變更和自適應(yīng)的；根據(jù)不同應(yīng)用的需求，應(yīng)用可以通過不同的計算資源和服務(wù)組件來實(shí)現(xiàn)動態(tài)整合并安全交付。
數(shù)據(jù)服務(wù)：通過數(shù)據(jù)生命周期管理，包括數(shù)據(jù)資源的生成和獲取，分析和存儲，以及處理和檢索等。提供平臺本身和應(yīng)用監(jiān)控，審計，安全和管理的數(shù)據(jù)服務(wù)需求，也作為數(shù)據(jù)服務(wù)組件交付給用戶應(yīng)用使用。
安全和隔離：平臺和計算資源的多維度的安全防護(hù)；將安全服務(wù)化。對計算資源單元，存儲和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的隔離和防護(hù)，防止非授權(quán)的訪問和平臺內(nèi)外攻擊。實(shí)時防火墻，實(shí)時的訪問策略生成和控制。身份管理和訪問授權(quán)。持久的審計日志記錄和分析。
安全可信的混合架構(gòu)：安全可信統(tǒng)一平臺支持多云基礎(chǔ)架構(gòu)平臺技術(shù)；支持公有云，私有云，混合云等部署方式。安全通信機(jī)制實(shí)現(xiàn)各計算資源單元和組件間的安全通信和協(xié)調(diào)。支持應(yīng)用遷移和異地災(zāi)備。支持有保證的高SLAs。

實(shí)現(xiàn)InPaaS云平臺不是簡單地將PaaS和IaaS進(jìn)行集成，因為目前各種IaaS和PaaS的多種功能重疊、使得疊加后系統(tǒng)性能降低，用戶使用復(fù)雜度增加。需要更深層了解用戶需求，找到適合市場需求的解決方案。另外，人們不斷地從不同角度來開發(fā)一系列新的云計算技術(shù)以解決不同的市場需求，而這些也可以作為InPaaS所需要的一些技術(shù)元素。比如，Docker等新一代輕量級容器將有可能成為 InPaaS所需要的輕量級容器技術(shù)的候選，以實(shí)現(xiàn)所需要的計算資源抽象，交付和管理。此外，SDN等技術(shù)也可能是一個實(shí)現(xiàn)InPaaS各個節(jié)點(diǎn)間和跨云的安全有效的通訊機(jī)制。

就整體解決方案來說，Cloud Foundry 之父Derek Collison和他的初創(chuàng)公司Apcera在云平臺技術(shù)上走在了前面，他們通過全新的技術(shù)架構(gòu)設(shè)計開發(fā)出一種策略驅(qū)動（policy-driven）的新一代企業(yè)云平臺 Continuum來整合目前的 IaaS、PaaS和SaaS（下圖）。其核心是通過透明地導(dǎo)入策略來提供企業(yè)IT所需要的控制和能見度。此外，微軟前高管和華納兄弟的技術(shù)總監(jiān)Jonathan Murray提出了相近的可組合的企業(yè)（composable enterprise）的概念來定義新的云平臺服務(wù)，通過它企業(yè)可以建立應(yīng)用創(chuàng)建，托管，監(jiān)控一條龍的快速服務(wù)來滿足業(yè)務(wù)成長的需求。用戶可以通過其來加速生產(chǎn)，應(yīng)用開發(fā)變得越來越標(biāo)準(zhǔn)化。應(yīng)用會變得比任何時候都更加容易創(chuàng)建，越來越多的服務(wù)將不同的組件組合在一起。

Apcera 的 Continuum 架構(gòu)

作者簡介：魯為民博士是 ANCHORA 的創(chuàng)始人和CEO。他在云計算、信息存儲、大數(shù)據(jù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、和智能系統(tǒng)等領(lǐng)域具有豐富理論和實(shí)踐經(jīng)驗，先后獲得北京清華大學(xué)學(xué)士和美國加州理工學(xué)院 (CalTech) 博士學(xué)位。在包括IEEE Transactions等學(xué)術(shù)期刊和諸多國際會議上發(fā)表了超過50篇學(xué)術(shù)論文、取得了多項美國和中國發(fā)明專利。他擁有超過十五年在美國硅谷從事高科技產(chǎn)品研發(fā)、市場營銷、以及項目團(tuán)隊管理的經(jīng)驗。他先后在美國國家宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗室 (NASA JPL)、硅谷IT初創(chuàng)公司、以及跨國企業(yè)IBM 等從事多年高科技產(chǎn)品的研究和開發(fā)。他創(chuàng)辦了ANCHORA，開發(fā)和銷售新一代云計算平臺產(chǎn)品和服務(wù)；特別是提供中國首個開放中立的云應(yīng)用平臺服務(wù)：MoPaaS。